廢舊輪胎回收利用及裂解設(shè)備腔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

馬繼召 李衛(wèi)民 唐山職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1.引言

目前，全球面臨著兩大重要問(wèn)題：能源與環(huán)保。汽車(chē)作為人類的代步工具，為人們的生活帶來(lái)了極大的方便，但處理汽車(chē)上淘汰的廢舊輪胎是令人頭疼的問(wèn)題。我國(guó)的橡膠資源本來(lái)就比較短缺，研究廢舊輪胎變廢為寶成為當(dāng)今社會(huì)一項(xiàng)重要課題。廢棄的輪胎堆積成山，占據(jù)了大量的空間。由于廢舊輪胎長(zhǎng)期堆積，還會(huì)滋養(yǎng)細(xì)菌，影響環(huán)境和人們的身體健康。由于輪胎這種橡膠制品屬于高分子材料，具有很強(qiáng)的力學(xué)性能和穩(wěn)定性能，通過(guò)生物降解很難實(shí)現(xiàn)。成堆的輪胎極易保持熱量，在高溫或有火源的地方容易自燃，發(fā)生火災(zāi)。輪胎在燃燒過(guò)程中會(huì)釋放大量的有毒氣體，造成空氣污染，降低土壤質(zhì)量，危害人類生存環(huán)境。工信部指出要加強(qiáng)廢舊輪胎的裂解技術(shù)，在安全、穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保的基礎(chǔ)上最大限度的對(duì)廢舊輪胎進(jìn)行回收再利用。通過(guò)裂解的方法處理橡膠制品更加環(huán)保，橡膠回收利用率更高。

2 、廢舊輪胎回收利用途徑

廢舊輪胎作為機(jī)動(dòng)車(chē)的主要部件，優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能具有極高的回收價(jià)值。許多場(chǎng)合可以將廢舊輪胎的原型進(jìn)行改制和翻新，比如船身、碼頭堤壩等可以捆綁輪胎，在碰撞過(guò)程中起到緩沖的作用。廢舊輪胎主要化學(xué)成分是碳?xì)溲?，?chǔ)熱量極高，在某種程度上也可以作為一種燃料。日本將廢舊輪胎中的鋼絲去除，將橡膠粉碎，利用先進(jìn)技術(shù)將粉碎的橡膠制成固體燃料，這種燃料在燃燒過(guò)程中放熱量極高，也較少了直接燃燒輪胎對(duì)空氣造成的污染。還可以將廢舊輪胎制成膠粉和再生膠，常見(jiàn)方法主要包括常溫粉碎法、冷凍粉碎法、爆破法等，廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所的橡膠跑道、機(jī)場(chǎng)和各種活動(dòng)場(chǎng)所的地面。再生膠也廣泛應(yīng)用到膠鞋、膠圈、膠管和膠墊等地方。廢舊輪胎的裂解處理，可以直接將有機(jī)物轉(zhuǎn)換成燃?xì)?、燃油等資源性能源，對(duì)廢舊輪胎充分利用，最大限度降低了對(duì)空氣的污染。

3 、新型廢舊輪胎裂解設(shè)備

新型廢舊輪胎裂解設(shè)備主要由送料口、工作室（裂解腔體）和出料口三部分組成。先將廢舊輪胎切條、切塊、粉碎制成膠粉由送料口進(jìn)入裂解腔體，工作過(guò)程中裂解溫度將達(dá)到300℃-450℃，時(shí)間約為50min，其中產(chǎn)生大量的熱和氣體經(jīng)過(guò)冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，冷凝后對(duì)炭黑回收。再次裂解形成混合油氣，混合油氣經(jīng)脫硫、脫碳處理，形成可燃?xì)?。在裂解過(guò)程中，由于工作室溫度高，廢舊輪胎發(fā)生膠狀形變，極易堵塞裂解腔體，并伴有大量有毒氣體，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中要確保設(shè)備在工作中的穩(wěn)定性能，要具有良好的密封效果，防止毒氣泄漏，以免危害工作人員的身體健康。廢舊輪胎裂解設(shè)備的工藝流程主要包括廢舊輪胎的鋼絲分離和膠塊粉碎、微波加熱裂解、產(chǎn)物油氣的冷凝回收以及固體炭黑的收集。

4 、廢舊輪胎裂解設(shè)備腔體設(shè)計(jì)

裂解腔體由進(jìn)料段、微波加熱段及緩沖冷卻段組成。裂解設(shè)備主要采用微波加熱方式進(jìn)行加熱。這種加熱方式均勻、可靠。腔體內(nèi)壁采用304不銹鋼，這種金屬材料具有非常好的加工性能和耐氧化性能，不易發(fā)生變形。又由于金屬材料對(duì)微波有反射作用，使腔體內(nèi)溫度迅速升高，節(jié)約了能量，降低能耗，能量高效率的應(yīng)用。

進(jìn)料段腔體部分與物料輸送機(jī)相連，物料輸送機(jī)通過(guò)從動(dòng)鏈條將物料輸送進(jìn)料腔體。此時(shí)進(jìn)料腔體要留有檢查口，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，便于調(diào)試和維修。進(jìn)料段腔體還需設(shè)計(jì)密封系統(tǒng)，防止氣體外溢。陶瓷纖維具有良好的隔熱、耐高溫性能，可用于進(jìn)料段腔體密封系統(tǒng)的密封墊片，充分密封且具有減震的作用。微波加熱段由微波加熱裝置、托盤(pán)、運(yùn)輸鏈條和保溫裝置等組成。加熱裝置主要由磁控管和導(dǎo)熱桿件組成，在實(shí)際工作過(guò)程中，可根據(jù)需求控制磁控管，達(dá)到控制腔體內(nèi)部溫度的作用，操控性非常便利。緩沖冷卻段是工作的最后一個(gè)階段，廢舊輪胎經(jīng)過(guò)裂解后經(jīng)過(guò)緩沖冷卻段，在此利用余溫繼續(xù)裂解，充分利用殘余熱量，防止物料不完全裂解的發(fā)生。最終通過(guò)冷凝，得到需要的產(chǎn)品。

5 、總結(jié)

我們對(duì)于廢舊輪胎的再生利用研究的還不夠透徹，需要我們發(fā)現(xiàn)廢舊輪胎更多潛在的功能。為了緩解全球資源短缺，對(duì)能源更好地利用，廢舊輪胎裂解設(shè)備的研制極大限度將輪胎變廢為寶，具有連續(xù)工作、利用率高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)研究廢舊輪胎的再生利用具有極好的應(yīng)用價(jià)值。